基于曲率模态的复合材料层合板分层损伤检测方法研究

基于振动信号应用曲率模态方法对复合材料层合板分层损伤进行损伤检测。首先由数值模拟所得不同状态下损伤以及未损伤层合板振动特性参数计算其振型曲率和均布载荷曲面值曲率;然后基于损伤与未损伤层合板曲率值的差分值建立损伤识别指标进行分层损伤检测。最后,为解决差分算法对结构未损伤模型参数的依赖性问题,引用曲面光滑算法和曲率模态变化率法直接对损伤结构进行损伤提取。结果表明,运用曲率参数差分法可以很好地识别各类损伤,且对于多层层合板来说损伤所处层的位置会影响损伤指标值的大小。曲面光滑算法和曲率模态变化率法均可不依赖于未损伤结构参数识别各类损伤,且曲面模态变化率法的检测效果优于曲面光滑算法。     

基于频率变化率的结构刚度非均匀退化识别

针对不利环境作用、损伤等易造成结构局部损伤且刚度退化程度不均匀的问题,以受弯梁为研究对象,从构件动力特性入手,综合考虑损伤前后的模态挠度曲率和固有频率变化,提出了基于频率变化率的刚度非均匀退化识别方法。首先,在柔度矩阵的基础上推导模态挠度曲率,通过损伤前后模态挠度曲率的改变量识别损伤位置参数,判定损伤区域;其次,对损伤区域进行节段划分,从欧拉-伯努利梁的动力方程出发建立损伤程度、损伤区域位置参数与固有频率之间的矩阵函数,实现直接利用频率值变化评估构件不同区域损伤程度。研究结果表明,该方法能很好地识别结构局部损伤位置和损伤程度,尤其是对于结构局部刚度不均匀退化的评估具有明显的优势。     

一种面向协同式触觉虚拟装配系统的触觉渲染方法

基于C/S结构的触觉式协同虚拟装配系统,提出了一种基于接触状态预测的协同式触觉渲染方法.该方法在服务端预测基本的接触状态,在客户端根据本地HIP的位置和从服务器端接收到的接触状态计算具体的反馈力,发送给该本地的触觉设备.该方法可以大大的减轻网络传输的负荷,减少由于HIP位置预测误差和网络延时扰动造成的反馈力计算误差.该方法适用于固定曲率和曲率小变化的曲线和曲面体的渲染.     

结构损伤诊断的改进静力方法

利用柔度分解技术,提出一种改进的静力方法用于工程结构损伤诊断中。通过在结构静力反应方程中引入柔度分解式,得到求解柔度扰动参数的线性方程组。由该线性方程组首先计算出各单元柔度扰动参数,再根据柔度扰动参数和刚度扰动参数(损伤参数)之间的关系式,即可计算出各单元损伤参数,据此即可评估结构的损伤状况。所提方法避免了已有方法中需要求解非线性方程组的缺点,无论损伤程度大小如何,均不需要进行迭代运算即可获得精度良好的计算结果。以一个桁架结构为例对所提方法进行验证。结果表明:无论损伤程度大小如何,所提方法只需经过一次计算即可获得精度较高的识别结果,避免多次迭代,显示该方法在计算上的优越性。     

基于模态参数敏感性分析的多层建筑损伤定位

将多高层房屋结构简化为周期剪切模型,运用周期结构原理和波导纳方法推导出当结构发生损伤时结构振型及其振型斜率和振型曲率的具体表达式,进而得到了周期结构模态参数的敏感性。分析表明这些振动参数的敏感性与结构参数无关,即不需要知道原始结构的物理参数就能确定敏感性系数,并以20层建筑结构为例说明了仅用一阶振型斜率和振型曲率就可以精确地进行损伤定位。     

起重机结构疲劳强度与寿命评估方法分析

以起重机金属结构为分析对象,阐述了疲劳强度和寿命评估经常用到的方法:基于累积损伤理论的力学方法、断裂力学方法、基于信息新技术的衍生方法.通过比较三类方法的优缺点,给出了起重机应用的适用范围.结果表明:当结构受力明确时,可以采用名义应力法和虚拟试验法进行评估,计算精度较高;当结构受力复杂,建议采用热点应力法;重要结构件的长裂纹扩展计算可以结合缺口应力法和断裂力学法提高计算精度;起重机复杂系统的评估可以采用状态监测法为评价体系框架,再根据具体结构的受力情况结合不同方法,以达到最有效的评估效果.     

基于频响函数的结构损伤检测

对一拉索结构的正常状态及两种损伤状态进行了模态测试 ,用频响函数的曲率来进行损伤检测。结果表明 :频响函数的曲率对损伤非常敏感 ,不仅反映出了损伤位置 ,而且能够表示损伤程度。     

正交并联六维力传感器数学模型及参数优化

针对六维力传感器实际应用中所完成的任务不同,提出一种基于工况函数模型的并联结构六维力传感器结构参数优化方法,该方法所得到的优化结果更有利于传感器的受力和测量性能。首先介绍正交并联六维力传感器结构,并进行静力平衡方程求解,然后提出了基于工况函数模型的并联结构六维力传感器参数优化方法,以测力分支量程最小为优化目标,得到满足要求的结构参数及对应的测力分支最小量程。最后对正交并联六维力传感器进行结构参数优化,来验证该优化方法的可行性。     

曲率差型模态在压电陶瓷探伤中的分析

针对压电陶瓷片的损伤种类繁多,其他特征识别技术难以适应的问题,运用模态探伤技术对压电陶瓷片的模态参数进行分析。建立了压电陶瓷片的有限元模型,从曲率模态参数来研究其损伤特性。分析了完整压电陶瓷片与不同程度损伤压电陶瓷片之间模态参数的差别与联系,同时也说明该方法能够准确地定位损伤位置。研究证明曲率模态可以准确识别压电陶瓷片的损伤特性,为压电陶瓷片的损伤特性识别提供了参考。     

基于递归量化观测的复合材料损伤贝叶斯估计方法

针对复合材料损伤定位定量识别中损伤指数构建困难与损伤预测的不确定性问题,提出一种基于递归量化特征观测的 损伤状态贝叶斯概率估计方法。 该方法无需基准无损信号参考与损伤波包识别,采用 Lamb 波信号的递归量化分析(RQA)特 征,从结构非线性动力学角度对复材板内部损伤进行观测,根据特征与损伤位置大小的相关性与单调性进行了敏感特征筛选。 根据各传感路径信号的 RQA 特征与损伤形态参量间的线性/ 非线性关联特性,采用多变量二次交互模型建立了损伤状态的特 征描述空间。 综合考虑各传感路径中 RQA 特征对损伤观测的不确定因素,建立了复材板损伤状态的观测模型,采用贝叶斯更 新算法对复材板损伤位置尺寸进行估计。 复材板的脱层损伤仿真分析结果表明,本文提出方法无需分析结构损伤与 Lamb 波 的复杂交互机制,就能同步实现复材板内部损伤的量化评估与定位分析,估计出的损伤位置大小在仿真模型的损伤参数设定值 的 75% 置信区间内,损伤估计成像区域与仿真损伤区域相符合。 复合材料板的疲劳损伤试验分析结果表明,采用本文方法经过 24 次迭代更新后,得到的损伤面积与大小完全覆盖了 X 射线扫描检测的真实损伤。 该方法充分考虑了复材板损伤评估中的不 确定因素,更加贴合复合材料结构损伤检测与评估的工程实际应用,具有较好的应用前景。